Tekanan atmosfer nilai normal, bagaimana diukur, contohnya

Itu tekanan atmosfir Itu disebabkan oleh berat gas yang membentuk atmosfer di permukaan bumi. Diperkirakan bahwa massa atmosfer sekitar 5 x 10¹⁸ kg dan semua makhluk hidup tunduk pada tekanan yang diberikan massal.

Yang pertama mengukurnya adalah ilmuwan penginjil Italia Torricelli (1608-1647). Dia melakukan percobaan yang sederhana namun sangat cerdik: dia benar -benar mengisi tabung kaca yang ditutup oleh satu ujung dengan merkuri, menginvestasikannya dan membalikkannya di dalam wadah yang juga berisi merkuri.

Gambar 1. Barometer aneroid untuk mengukur tekanan atmosfer, tidak seperti barometer merkuri, tidak mengandung cairan. Sumber: Wikimedia Commons.

Torricelli mengamati bahwa tabung itu tidak sepenuhnya dikosongkan, tetapi penuh dengan merkuri hingga ketinggian 76 cm. Terkejut, dia melakukan banyak tes dengan tabung dengan cara yang berbeda, selalu mendapatkan hasil yang sama.

Dengan cara ini, Torricelli menyadari bahwa tekanan atmosfer mengangkat dan mempertahankan kolom merkuri di dalam tabung pada ketinggian 760 mm. Dengan cara ini nilai rata -rata tekanan atmosfer ditetapkan.

Karena tekanan didefinisikan sebagai kekuatan per unit area, unit tekanan atmosfer dalam sistem internasional adalah Newton/Metro atau Pascal, yang disingkat PA. Jadi dalam sistem ini, tekanan atmosfer p_ATM Itu memiliki nilai:

P_ATM = 101.354.8 Pa

Ini adalah nilai normal tekanan atmosfer pada 0 ºC dan di permukaan laut.

[TOC]

Tekanan atmosfer di permukaan laut dan variasi lainnya

Secara teori, nilai maksimum tekanan atmosfer hanya di permukaan laut. Meskipun karena ada begitu banyak variabilitas di level ini, para ahli perlu mengatur beberapa sistem referensi yang membantu mereka menentukan nilainya.

Selanjutnya, faktor utama yang mempengaruhi nilai tekanan atmosfer di tempat tertentu di bumi:

-Ketinggian: Untuk setiap 10 meter tinggi, tekanan berkurang 1 mm Hg. Tetapi juga terjadi bahwa kepadatan gas yang menyusun atmosfer tidak konstan. Pada prinsipnya, ketika ketinggian meningkat, kepadatan udara berkurang.

Gambar 2. Altimeter, instrumen yang mengukur ketinggian di atas permukaan laut berdasarkan perubahan tekanan. Sumber: Pixabay.

-Suhu: Jelas pada suhu yang lebih tinggi, kepadatan berkurang dan udara lebih sedikit, oleh karena itu, nilai tekanan berkurang.

-Garis Lintang: Tekanan atmosfer lebih rendah di garis lintang khatulistiwa, karena bumi bukan bidang yang sempurna. Pantai di tingkat Ekuador lebih jauh dari pusat bumi daripada kutub dan di sana kepadatan udara juga lebih rendah.

Dapat melayani Anda: Bima Sakti: Asal, Karakteristik, Suku Cadang, Komponen

-Benua: Semakin banyak bergerak ke bagian dalam benua, semakin besar tekanan atmosfer, sedangkan di tempat -tempat pesisir, tekanannya lebih rendah.

Variasi tekanan atmosfer dengan tinggi

Itu Persamaan altimetri Itu menghubungkan tekanan atmosfer P tempat dengan tinggi badannya z Di permukaan laut, ia memiliki formulir ini:

Di Sini P_{salah satu} Itu adalah tekanan yang ada pada ketinggian awal atau referensi, yang biasanya diambil di permukaan laut, ρ_{salah satu} Kepadatan udara di permukaan laut dan G Nilai percepatan gravitasi. Kemudian, pengurangan langkah demi langkah ada di bagian latihan adalah langkah demi langkah.

Bagaimana tekanan atmosfer diukur?

Tekanan atmosfer diukur dengan barometer. Yang paling sederhana adalah seperti torricelli yang dibangun, berdasarkan merkuri. Kemiringan atau diameter tabung tidak mengubah ketinggian kolom merkuri, kecuali faktor cuaca bertanggung jawab untuk melakukannya.

Misalnya, awan terbentuk di daerah bertekanan rendah. Jadi ketika pembacaan barometer berkurang, itu merupakan indikasi bahwa cuaca buruk akan datang.

Sebenarnya cairan lain juga dapat digunakan sebagai pengganti merkuri, misalnya barometer air dapat dibuat. Masalahnya adalah bahwa ukuran kolom adalah 10,33 m, sangat sedikit praktis untuk diangkut.

Ada juga instrumen yang mengukur tekanan dengan cara mekanis -di deformasi dalam tabung atau spiral -: barometer aneroid dan pengukur tekanan. Mereka dapat mengukur perbedaan tekanan antara dua titik atau juga mengukur tekanan yang mengambil tekanan atmosfer sebagai referensi.

Unit tekanan

Nilai tekanan normal berfungsi untuk menentukan unit tekanan baru: atmosfer, disingkat ATM. Tekanan atmosfer bernilai 1 atm; Dengan cara ini tekanan lain dapat diekspresikan dalam hal tekanan atmosfer, yang merupakan nilai yang sangat akrab untuk semua:

1 atm = 101.293 Pa

Tabel berikut menunjukkan unit yang paling banyak digunakan dalam sains dan teknik untuk mengukur tekanan, dan kesetaraan yang sesuai di Pascal:

Satuan	Kesetaraan di Pascal
N/m2	1
ATM	101.355
mm Hg	133.3
LB/PLG2	6894.76
batang	1x 105

Tekanan hidrostatik, absolut dan manometrik

Pada permukaan bebas cairan dalam keseimbangan statis dan terbuka ke atmosfer, tindakan tekanan atmosfer bertindak. Tetapi pada titik dalam cairan, berat kolom cairan tentu saja bekerja.

Dapat melayani Anda: Otto Cycle: Fase, kinerja, aplikasi, latihan terpecahkan

Berat kolom tergantung pada tinggi dan kepadatan cairan, yang kita maksudkan konstan, serta suhu. Dalam hal ini, tekanan P adalah:

P = ρ. G. z

Ini adalah Tekanan hidrostatis pada titik mana pun di dalam cairan dengan kepadatan konstan dan berbanding lurus dengan kedalaman z cairan.

Merujuk pada tekanan mutlak P_Abs Dalam cairan istirahat, itu didefinisikan sebagai jumlah tekanan atmosfer p_ATM dan tekanan hidrostatik P:

P_Abs = P_ATM + P

Akhirnya, tekanan manometrik p_pria Dalam cairan istirahat adalah perbedaan antara tekanan absolut dan atmosfer dan dalam hal ini setara dengan mengukur tekanan hidrostatik:

P_pria = P_Abs - P_ATM

Contoh

Kekuatan yang diberikan atmosfer pada tubuh

Besarnya gaya total yang diberikan oleh atmosfer dapat diperkirakan pada tubuh manusia. Misalkan tubuh memiliki sekitar 2 m², Karena tekanan didefinisikan sebagai gaya per unit area, kami dapat menghapus dan menghitung gaya:

P = f/a → f = p. KE

Untuk perhitungan ini kita akan menggunakan nilai normal dari tekanan atmosfer yang ditetapkan di awal:

F = 101.354.8 Pa x 2 m² = 202.710 n

Hasil ini setara dengan sekitar 20 ton kekuatan, tetapi tidak mewakili masalah bagi makhluk hidup yang menghuni permukaan bumi, yang disesuaikan dengan ini, seperti ikan di laut.

Meskipun itu adalah kekuatan yang cukup besar. Bagaimana kita tidak runtuh di hadapannya?

Nah, tekanan di dalam tubuh sama dengan tekanan eksternal. Kami tidak runtuh karena kekuatan ke dalam menyeimbangkan dengan kekuatan lain. Tetapi beberapa orang terpengaruh oleh ketinggian dan dapat berdarah oleh hidung ketika mereka mendaki gunung yang sangat tinggi. Ini karena fakta bahwa keseimbangan antara tekanan darah dan tekanan atmosfer telah diubah.

Minum minuman dengan sedotan atau sedotan

Tekanan atmosfer memungkinkan untuk minum soda dengan sedotan atau pitillo. Orang Sumeria dan budaya kuno lainnya telah menemukan bahwa mereka dapat minum bir menggunakan batang atau alang -alang tanaman sebagai sorbet.

Jauh kemudian, pada akhir abad ke -19 dan awal abad ke -20, berbagai model jerami dipatenkan di Amerika Serikat, termasuk yang membawa siku berbentuk akor, banyak digunakan saat ini.

Gambar 3. Tekanan atmosfer memungkinkan sipilla atau jerami. Sumber: Pixabay.

Mereka bekerja dengan cara ini: karena cairan diserap oleh sedotan, tekanan berkurang di atas cairan di dalamnya dan ini membuat tekanan di bawah, yang lebih besar, mendorong cairan untuk meminumnya dengan mudah.

Itu bisa melayani Anda: apa keseimbangan partikel? (Dengan contoh)

Untuk alasan itu, setelah ekstraksi atau operasi gigi, tidak disarankan untuk menyesap cairan dengan cara ini, karena penurunan tekanan dapat membuat luka terbuka dan mulai berdarah.

Latihan

- Latihan 1

Menyimpulkan persamaan altimetri P (z):

Di mana:

-PO adalah tekanan pada permukaan referensi (permukaan laut)

-z adalah tinggi

-ρ_{salah satu} Itu adalah kepadatan cairan di permukaan laut

-G adalah nilai percepatan gravitasi

Larutan

Pertama, baik itu Dp Tekanan diferensial, yang menurut persamaan mendasar dari hidrostatik dinyatakan sebagai:

Dp = - ρ.G.Dz

Semakin sedikit tanda mempertimbangkan fakta bahwa tekanan berkurang dengan meningkatnya z. Juga akan diasumsikan bahwa udara adalah gas yang ideal, sehingga tekanan dan kepadatan terkait melalui:

P = ρ.R.T/m

ρ = (m/rt).P

Kepadatan segera diganti untuk mendapatkan:

Dp = - (m/rt).P.G.Dz

Sekarang, menulis tekanan dengan cara ini mengasumsikan bahwa atmosfer dibagi menjadi lapisan ketinggian Dz, Sesuatu seperti tumpukan pancake, masing -masing dengan tekanan Dp. Dengan cara ini persamaan diferensial diperoleh yang diselesaikan dengan memisahkan variabel P Dan z:

dp/p = -(M/rt).G.Dz

Maka terintegrasi di kedua sisi, yang setara dengan menambahkan kontribusi tekanan yang dibuat oleh setiap lapisan. Di bagian integral kiri dilakukan dari tekanan P_{salah satu} Awal, hingga tekanan P terakhir. Dengan cara yang sama, di integral di sebelah kanan dievaluasi z_{salah satu} sampai z:

Setelah mengevaluasi integral itu tetap:

ln (p/p_{salah satu}) = - (m/rt).G.(Z-Z_{salah satu})

Berikut ini adalah untuk membersihkan P secara eksponensial:

Akhirnya, begitu banyak T sebagai G Mereka tetap konstan, ρ_{salah satu}= (M/rt)P_{salah satu}, lalu m/rt = ρ_{salah satu} / P_{salah satu,}  Dan itu juga bisa dilakukan z_{salah satu} = 0. Mengumpulkan semua ini:

- Latihan 2

Berapa nilai tekanan atmosfer di La Paz, Bolivia yang terletak di 3640 m di atas permukaan laut? Ambil nilai 1.225 kg/m sebagai kepadatan udara rata -rata³ di permukaan laut.

Larutan

Nilai numerik yang diberikan dalam persamaan altimetri hanya diganti:

Kesimpulannya, hasilnya dari sekitar 66% dari tekanan normal.

Referensi

1. Figueroa, d. (2005). Seri: Fisika untuk Sains dan Teknik. Volume 5. Cairan dan termodinamika. Diedit oleh Douglas Figueroa (USB).
2. Kirkpatrick, l. 2007. Fisika: Pandangan Dunia. Edisi Singkat ke -6. Pembelajaran Cengage.
3. Suasana standar. Pulih dari: av8n.com
4. Universitas Sevilla.  Variasi tekanan atmosfer. Pulih dari: Laplace.kita.adalah.
5. Wikipedia. Persamaan Hipsometrik. Pulih dari: is.Wikipedia.org.
6. Wikipedia. Tekanan atmosfir. Pulih dari: is.Wikipedia.org.